Requisits generals i funcions dels sistemes de refrigeració de transformadors elèctrics

Requisits generals per als sistemes de refrigeració de transformadors

• Tots els dispositius de refrigeració s'han d'instal·lar segons les especificacions del fabricant;

• El sistema de refrigeració amb circulació forçada d'oli ha de disposar de dos subministraments d'energia independents amb capacitat de commutació automàtica. En cas de fallida del subministrament de treball, el subministrament de reserva s'activarà automàticament emetent senyals acústics i visuals;

• En els transformadors amb circulació forçada d'oli, quan un refredador defectuós es desconnecti, s'han d'emetre senyals acústics i visuals, i el refredador de reserva s'activarà automàticament (manualment en el cas de la refrigeració per aigua);

• Els motors auxiliars de ventiladors, bombes d'aigua i bombes d'oli han de tenir protecció contra sobrecàrrega, curt-circuit i falta de fase; hi haurà dispositius per monitoritzar la direcció de rotació dels motors de les bombes d'oli;

• En els intercanviadors de calor refrigerats per aigua, la bomba d'oli s'ha d'instal·lar al costat d'entrada d'oli del refredador, assegurant que la pressió de l'oli en el refredador sigui més gran que la pressió de l'aigua en aproximadament 0,05 MPa en totes les condicions (excepte si el fabricant especifica el contrari). S'ha de proporcionar una xapeta de purgament al costat de sortida d'aigua del refredador;

• En els transformadors amb refrigeració per circulació forçada d'oli i aigua, s'ha d'instal·lar una clau de retenció a la sortida de cada bomba d'oli submergible en els refredadors;

• Els transformadors amb refrigeració per circulació forçada d'oli han de ser capaços de controlar l'encendiment i apagament dels refredadors basant-se en la temperatura i/o la càrrega.

Funció dels refredadors de transformadors

Quan existeix una diferència de temperatura entre l'oli superior i inferior en un transformador, es forma una convecció d'oli a través del refredador. Després de ser refrigerat en el refredador, l'oli torna al dipòsit, reduint així la temperatura del transformador.

Mètodes de refrigeració per als refredadors de transformadors

• Mètode de refrigeració natural per aire immers en oli;

• Mètode de refrigeració forçada per aire immers en oli;

• Mètode de refrigeració per aigua amb circulació forçada d'oli;

• Mètode de refrigeració per aire amb circulació forçada d'oli;

• Mètode de refrigeració dirigida amb circulació forçada d'oli.

En les subestacions de 500kV, els grans transformadors generalment adopten el mètode de refrigeració per aire amb circulació forçada d'oli, mentre que els transformadors extra-grans utilitzen el mètode de refrigeració dirigida amb circulació forçada d'oli.

Principi de funcionament dels refredadors de transformadors

Els transformadors tradicionals d'energia utilitzen ventiladors controlats manualment, amb cada transformador típicament tinguents 6 grups de motors d'aire refrescat que necessiten ser controlats. Cada grup de ventiladors funciona depenent de relés tèrmics, amb els circuits d'alimentació dels ventiladors controlats a través de contactors. Els ventiladors encenen i apaguen basant-se en judicis lògics fets a partir de mesures de la temperatura de l'oli del transformador i les condicions de sobrecàrrega.

Els contactes mecànics es fan principalment mitjançant contactes mecànics manuals. Aquest control tradicional depèn únicament de l'operació manual. No obstant això, el seu principal inconvenient és que tots els ventiladors han d'encendre i apagar simultàniament, generant corrents d'arrancada significatives durant l'encès que sovint danifiquen components del circuit. Quan les temperatures estan entre els 45 i 55 graus Celsius, tots els ventiladors solen funcionar a ple rendiment, resultant en un enorme despilfarri d'energia i creant greus dificultats per a la manteniment dels equips.

Els sistemes de control de refrigeració convencionals utilitzen principalment components com relés, relés tèrmics i diversos sistemes de control de circuits lògics basats en contactes, amb una lògica de control molt complexa. Durant l'operació real, els contactors s'incendien freqüentment a causa del contacte i separació repetits dels contactes. A més, els ventiladors no tenen proteccions necessàries com sobrecàrrega, falta de fase i sobre-corrent, reduint la fiabilitat operativa i incrementant els costos d'operació en la pràctica.

Components dels refredadors de transformadors amb refrigeració forçada d'oli i aire

El refredador consta d'intercanviadors de calor, ventiladors, motors, conductes d'aire, bombes d'oli i indicadors de flux d'oli. Els ventiladors de refrigeració s'utilitzen per evacuar l'aire calent emès pels intercanviadors de calor. La bomba d'oli s'instal·la a la part inferior del refredador per circular l'oli des de la part superior de l'intercanviador de calor cap avall. L'indicador de flux d'oli s'instal·la en una posició visible a la part inferior del refredador per facilitar als operadors l'observació de l'estat operatiu de la bomba d'oli.

Funcions dels dipòsits de transformadors i dispositius de refrigeració

El dipòsit del transformador serveix com a carcassa exterior del transformador, conté el nucli ferros, les bobines i l'oli del transformador, així com també proporciona una certa dissipació de calor.

La funció del dispositiu de refrigeració del transformador és crear una circulació d'oli a través del radiador quan existeix una diferència de temperatura en la capa superior de l'oli del transformador. Això permet que l'oli es refredi en el radiador abans de tornar al dipòsit, reduint efectivament la temperatura de l'oli del transformador. Per augmentar l'eficiència de la refrigeració, es poden adoptar mesures com la refrigeració per aire, la refrigeració forçada d'oli i aire, o la refrigeració forçada d'oli i aigua.